【文献】Model-based Systems Engineering methodology for defining multi-physics simulation models

• 日益激烈的市场竞争和复杂系统精准仿真的要求使仿真成为至关重要的工具。当前的仿真一次只涉及一个物理领域和稳定静态的场景，由于考虑不到其他物理领域的影响，可能导致最终产品得到不完全的仿真结果和意外失败。数字孪生可以集成不同物理领域的建模和耦合，还能重现真实系统的瞬时行为，是重要的产品开发工具。
• 系统工程的专有方法有益于数字孪生构建。系统工程的目的是管理和控制复杂系统的设计，从技术角度确保全局一致性，已在国防、航空、汽车行业运用15年以上，有效性已广泛得到验证。系统工程方法中，MBSE是基于系统可视模型表达的方法，有别于经常产生错误的基于文档的方法。ARCADIA是在工程不同层次间贯通的MBSE方法，在2007年由Thales提出，配套软件为Capella。
• 仿真和MBSE在复杂系统设计中的有效性已得到验证。系统架构和仿真模型是产品定义中最重要因素，在复杂系统设计中系统工程和模型提供者之间需要明确的接口，以及多物理领域和多组件交互的充分考虑。G. Sirin et al.介绍了设计过程中一种新角色模型架构（Model Architect.），该角色连接了系统定义条件和物理仿真领域的间隙。
• 本文提供了一种详细定义物理仿真模型方法。该方法定义模型作为系统工程的输出，所有涉众可以持续共享同样信息、语言和文档。该方法基于MBSE方法ARCADIA和配套软件Capella，通过在ARCADIA方法新增视角物理仿真模型架构（Physical Simulation Model Architecture，PSMA），连接MBSE和物理仿真条件。该视角目前还不在ARCADIA方法和Capella中，可直接从MBSE系统架构导出。通过模型识别卡（Model Identity Card, MIC）进行模型的定义和描述，当前MIC和仿真布局概念没有集成到Capella，可以使用DSL (Domain Specific Language) 插件定义。通过加热扇的案例研究表明该方法能够考虑源于MBSE的所有信息和组件与物理领域间交互下正确建立模型。该方法尚未实现从MBSE到物理仿真领域的自动转换信息，是下一步的研究工作。